EP0274627A1 - Anordnung zum Stecken von Stromversorgungsgeräten unter Spannung - Google Patents

Abstract

Beim Neueinsetzen eines Netzteils in eine laufende Elektronikanlage müssen die Filterkondensatoren am Ausgang des Netzteils langsam aufgeladen werden, um einen Einbruch der Systemspannung zu vermeiden. Erfindungsgemäß wird eine derartige Kondensatoraufladung über eine Stekker-Buchse-Anordnung vorgenommen. Der Stecker ist dabei konstruktiv so aufgebaut, daß er aus einer elektrisch leitenden Kontaktspitze (5), einem Zwischenstück (6) und einem Hauptkontaktkörper (7) besteht. In dem Zwischenstück (6) befindet sich ein Längsdurchbruch, in den ein Widerstand (9) eingesetzt ist. Dieser Widerstand (9) stellt eine elektrische Verbindung zwischen der Kontaktspitze (5) und dem Hauptkontaktkörper (7) her. Beim Einstecken des Steckers in die Buchse, d.h. beim Aufladen der Kondensatoren, dient der Widerstand (9) als Strombegrenzung, während beim vollständig eingesetzten Stecker der Widerstand überbrückt ist. Das Zwischenstück (6) kann aber auch durch leitende Einlagerungen einen definierten Durchgang aufweisen, so daß hierdurch der separate Widerstand (9) eingespart wird.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Stek­ken von Stromversorgungsgeräten unter Spannung, beste­hend aus einem Kontaktstift und einer Kontaktbuchse wo­bei der Kontaktstift eine Kontaktspitze und einen durch ein Zwischenstück elektrisch getrennten Hauptkontaktkör­per aufweist. Die Anordnung findet Anwendung bei der Stromversorgung von Elektronikanlagen.
• Anordnungen gemäß dem Oberbegriff sind bekannt bei der Stromversorgung von Kleingeräten, wie Taschenrechnern, Cassettenrecordern, elektronischen Spielen und derglei­chen, die üblicherweise mit einer Gleichspannung von 3 bis 15 Volt betrieben werden. Diese Kleingeräte werden meistens aus einem separaten Netzteil mit ihrer Be­triebsspannung versorgt. Diese Netzteile weisen einen genormten Kontaktstift auf, der aus einer Kontaktspitze, einem Isolierstück und einem Hauptkontakt besteht. Über diesen Kontaktstift wird die Versorgungsspannung (Plus- und Minus-Potential) durch Stecken des Kontaktstiftes in eine Buchse am Kleingerät übertragen.
• Netzgeräte für Computer müssen unter Spannung in das System eingesteckt oder gezogen werden. Das heißt, das Netzgerät muß austauschbar sein, ohne daß die gesamte Anlage abgeschaltet wird. Zwar werden in jedem System mehr Netzgeräte eingesetzt, als unbedingt für die Dek­kung des Leistungsbedarfs erforderlich wäre, so daß bei Ausfall eines solchen Gerätes die anderen Netzgeräte die Leistung mit übernehmen können, doch bereitet das Aus­wechseln des defekten Netzgerätes bei fortlaufendem Be­trieb Schwierigkeiten.
• Die Schwierigkeiten ergeben sich besonders durch die großen Filterkondensatoren (bis zu 0, 1F) am Ausgang je­den Netzgerätes. Diese Kondensatoren müssen auf die Sy­stemspannung aufgeladen werden, bevor ein neues Netzge­rät eingesteckt werden kann, denn eine Aufladung im lau­fenden System könnte zu unzulässigen Spannungseinbrüchen führen.
• Es ist daher üblich, neue Netzgeräte erst einmal vorab an eine Versorgungsspannung anzuschalten, so daß eine Kondensatoraufladung erfolgen kann. Anschließend wird dieses Netzgerät mit den aufgeladenen Kondensatoren in das laufende System eingesetzt und übernimmt die ihm zugedachte Leistung. Dieses Verfahren ist natürlich auf­wendig, denn es verlangt zusätzliche Leitungsverbindun­gen und ist mit einem erheblichen Zeitaufwand verbunden.
• Man hat deshalb auch schon Anordnungen eingesetzt, die ein langsames, gezieltes Aufladen der großen Filterkon­densatoren erlauben. Dazu werden Strombegrenzungsschal­ tungen verwendet, die mit geringen Strömen die Filter­kondensatoren aufladen. Diese Verfahren sind ebenfalls durch den zusätzlichen Schaltungsaufbau teuer und sehr aufwendig.
• Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine einfach auf­gebaute Steckanordnung zu finden, mit der beim Zuschal­ten eines neuen Netzgerätes in ein laufendes System ein definiertes Aufladen der Ausgangskondensatoren des neuen Netzgerätes erfolgt, ohne daß das Netzgerät bereits in Betrieb ist.
• Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale der Patent­ansprüche 1, 5, 6 erreicht. Ausgestaltungen sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.
• Vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist be­sonders das einfache, schnelle und problemlose Zuschal­ten des in ein laufendes System neu einzusetzendes Netz­teil, ohne daß Spannungseinbrüche erfolgen. Durch das langsame Einschieben des Netzgerätes in das System wird automatisch sichergestellt, daß die Kondensatoren rich­tig aufgeladen werden und erst nach der Aufladung eine vollständige und endgültige Verbindung zwischen System und Netzgerät erfolgt. Durch diese Zwangsläufigkeit kön­nen Netzteilauswechselungen auf einfache und problemlose Art auch von Hilfskräften ausgeführt werden. Spezial­kenntnisse sind dazu nicht erforderlich. Der als Verbin­dungsteil eingesetzte Kontaktstift ist als Drehteil ein­fach und kostengünstig herzustellen.
• Weitere Vorteile sind aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Fig. 1 zeigt dabei den Kontaktstift und Fig. 2 die Kontaktbuchse der erfindungsgemäßen Anordnung.
• Die Anordnung zum Stecken von Stromversorgungsgeräten unter Spannung enthält einen Kontaktstift (Fig. 1) und eine Kontaktbuchse (Fig. 2). Der Kontaktstift sitzt üb­licherweise an dem Netzgerät, das zu einem bereits ar­beitenden System zugeschaltet werden soll. Die Kontakt­buchse zur Aufnahme des Kontaktstiftes ist an geeigneter Stelle im System angeordnet. Je nach konstruktiven Gege­benheiten kann aber auch der Kontaktstift im System und die Buchse im Netzgerät angebracht sein.
• Die rohrartige Kontaktbuchse besteht gemäß Fig. 2 aus einem Gehäuse 1, an dessen unteren Teil ein Gewinde 2 zum Einschrauben in ein Gestell (an eine Stromschiene) angebracht ist. Im Innern des Gehäuses 1 befindet sich ein becherförmiger Kontaktteil 3, das über eine Wellfe­der 4 federnd im Gehäuse 1 gelagert ist. Die elektri­schen Anschlüsse der Kontaktbuchse werden in der Zeich­nung nicht gezeigt.
• Die erfindungsgemäße Anordnung zum Stecken von Netzgerä­ten beinhaltet den Kontaktstift nach Fig. 1. Dieser Kon­taktstift weist eine Kontaktspitze 5 auf, die zur besse­ren Einführung in die Kontaktbuchse am unteren Ende zu­gespitzt ist. An die Kontaktspitze 5 schließt sich ein Zwischenstück 6 an, und darüber ist der Hauptkörper 7 des Kontaktstiftes angeordnet. Dieser Hauptkontaktkörper 7 weist eine Gewindebohrung 8 zur mechanischen Befesti­gung des gesamten Kontaktstiftes an einer Stromschiene auf. Kontaktspitze 5 und Hauptkontaktkörper 7 sind bei­spielsweise aus Messing gefertigt.
• Das zylinderförmige Zwischenstück 6 zwischen der Kon­taktspitze 5 und dem Hauptkontaktkörper 7 weist kragar tige Vorsprünge auf, die in entsprechende Vertiefungen auf dem Hauptkontaktkörper 7 und der Kontaktspitze 5 eingreifen. Das Zwischenstück 6 verfügt über einen Längsdurchbruch (Hohlraum), in den ein Widerstand 9 ein­gelegt ist. Der Widerstand 9 greift dabei in ein Sack­loch in der Kontaktspitze 5 und in ein Sackloch des Hauptkontaktkörper 7 ein.
• Das untere Sackloch in der Kontaktspitze 5 ist an seinen Enden kegelförmig ausgebildet, so daß eine gute Auflage zwischen Widerstand 9 und Kontaktspitze 5 und damit eine enge galvanische Verbindung besteht. Eine Feder 10, die sich im Sackloch des Hauptkontaktkörpers 7 abstützt, drückt den Widerstand 9 zusätzlich in das untere Sack­loch der Kontaktspitze 5.
• Der Widerstand 9 im Längsdurchbruch des Zwischenstücks 6 weist eine handelsübliche, stabförmige Form auf. Er kann aber auch aus Metalldraht mit abgerundeten Enden beste­hen. Denkbar ist auch eine derartige Ausbildungsform, daß ein leitfähiges Material in das Zwischenstück 6 ein­gefügt wird. Beispielsweise wird dazu das Innere des Zwischenstücks 6 durch Einlagerung von metallischem Ma­terial leitend gemacht. Der Widerstand muß auch nicht direkt in einen Längsdurchbruch des Zwischenstücks ein­gelegt sein. Er kann vielmehr beim Herstellen des Iso­liermaterials mit eingespritzt werden.
• In einer noch einfacheren Ausführungsform wird in vor­teilhafter Weise auf einen separaten Widerstand ganz verzichtet, d.h. Widerstand 9 und Zwischenstück 6 bilden eine Baueinheit. Das Zwischenstück 6 wird dabei durch Verwendung spezieller Materialien gezielt leitend ge­macht. Auch eine Einlagerung von leitenden Werkstoffen (Metall, Kohle) in das Zwischenstück ist möglich.
• Diese oben beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt: Ein Netzgerät, an dem der erfindungsgemäße Kontaktstift angebracht ist, wird langsam in das unter Spannung be­findliche System eingeschoben. Dabei greift das untere Teil (Kontaktspitze 5) des Kontaktstiftes in den becher­förmigen Kontaktteil 3 der Kontaktbuchse ein. Ein Strom­fluß setzt jetzt ein von dem Kontaktteil 3 über die Kon­taktspitze 5, den Widerstand 9, die Feder 10 auf den Hauptkontaktkörper 7 des Kontaktstiftes.
• Über diesen Kontaktstift wird das Netzgerät mit dem Sy­stemstrom versorgt, so daß die großen Filterkondensato­ren am Ausgang des Netzteils sich langsam über den Wi­derstand 9 aufladen können. Jetzt wird der Kontaktstift des Netzteils weiter in die Kontaktbuchse eingeschoben, bis der Hauptkontaktkörper 7 mit dem Kontaktteil 3 der Kontaktbuchse Berührung hat. Nun fließt der Systemstrom von der Kontaktbuchse direkt auf den Hauptkontaktkörper 7 des eingeschobenen Kontaktstiftes. Der Widerstand 9 ist somit überbrückt. Da jetzt die Filterkondensatoren aufgeladen sind, kann das neue Netzteil gefahrlos zu dem gesamten System zugeschaltet werden.
• Das neue Netzteil ist also noch nicht in Betrieb, wenn es in das System (Elektronikanlage) eingeschoben wird. Erst werden die Filterkondensatoren strombegrenzt (über den Widerstand 9) durch die Systemspannung aufgeladen, dann wird der Widerstand überbrückt und erst dann wird die Versorgungsspannung (Netzspannung) auf das Netzteil geschaltet.

Claims (6)

1, Anordnung zum Stecken von Stromversorgungsgerä­ten unter Spannung, bestehend aus einen Kontaktstift und einer Kontaktbuchse, wobei der Kontaktstift eine Kon­taktspitze und einen durch ein Zwischenstück elektrisch getrennten Hauptkontaktkörper aufweist, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Kontaktspitze (5) und der Hauptkon­taktkörper (7) durch einen Widerstand (9) derart leitend verbunden sind, daß beim Einführen des Kontaktstiftes in die Kontaktbuchse ein Stromfluß einsetzt von der Kon­taktbuchse über die Kontaktspitze (5) und den Widerstand (9) zu dem Hauptkontaktkörper (7) und beim vollständigen Einführen des Kontaktstiftes der Strom von der Kontakt­buchse direkt zu dem Hauptkontaktkörper (7) fließt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß das Zwischenstück (6) einen Hohlraum aufweist, in den der Widstand (9) eingesetzt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß der Widerstand (9) aus stabförmigem Material gebildet ist.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem der beiden Enden des stabförmigen Widerstandes (9) und dem Hauptkontaktkörper (7) oder der Kontaktspitze (5) eine Druckfeder (10) an­geordnet ist.

5. Anordnung zum Stecken von Stromversorgungsgerä­ ten unter Spannung, bestehend aus einem Kontaktstift und einer Kontaktbuchse, wobei der Kontaktstift eine Kon­taktspitze und einen durch ein Zwischenstück elektrisch getrennten Hauptkontaktkörper aufweist, dadurch gekenn­zeichnet, daß das Zwischenstück (6) aus einer Isolierung mit eingelegten Metallteilchen besteht.

6. Anordnung zum Stecken von Stromversorgungsgerä­ten unter Spannung, bestehend aus einem Kontaktstift und einer Kontaktbuchse, wobei der Kontaktstift eine Kon­taktspitze und einen durch ein Zwischenstück elektrisch getrennten Hauptkontaktkörper aufweist, dadurch gekenn­zeichnet, daß das Zwischenstück (6) aus gespritztem Kunststoff mit definierter elektrischer Leitfähigkeit besteht.

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